עבודת חקר במדעים – השפעת כמות הסוכר על מידת נשימת השמרים

מדעים – עבודת חקר

שם העבודה – השפעת כמות הסוכר על מידת נשימת השמרים (תפיחת שמרים)

בית ספר – עלומים

תאריך הגשה – 12.3.21

מחוז – השרון

יישוב – רמת השרון

מורה – קרן עמית

תלמידים – עימנואל עבדי, רוני פלד, יובל דוידוביץ ויונתן אלדר

ב. מבוא :

סוכר – הוא שם כולל לקבוצה של פחמימות אכילות בעלות טעם מתוק אופייני, ומבנה גבישי , וכן שמו הרווח של הדו-סוכר סוכרוז. נהוג לקרוא בשם “סוכר” גם לחד-סוכרים ולדו-סוכרים מתוקים נוספים.

—————————————————————————————–

מה הם סוגי הסוכר הנפוצים ביותר ?

סוגי הסוכר הנפוצים ביותר הם – סוכרוז, גלוקוז, גלקטוז ולקטוז.

—————————————————————————————–

הגדרות של הסוכרים הנפוצים ביותר :

סוכרוז – הוא דו סוכר, שמורכב מפרוקטוז וגלוקוז. הסוכרוז הוא אחד המרכיבים העיקריים בסלק סוכר ובקנה סוכר ולאחר המיצוי, הניקוי והגיבוש של הסוכרוז, הוא הופך לסוכר הלבן שבו אנחנו עושים שימוש מדי יום ביומו. כאשר מחממים את הסוכרוז לטמפרטורה של 168 מעלות צלזיוס, הוא מותך והופך לקרמל.

—————————————————————————————–

גלוקוז – (חד סוכר גם כן) הוא התרכובת האורגנית הנפוצה ביותר מכל התרכובות האורגניות בכדור הארץ והתרכובת החשובה ביותר בתהליך הפקת האנרגיה בתאים בכל היצורים החיים באשר הם. באופן ממוצע צורך האדם כמאה ושישים גרם גלוקוז מדי יום ביומו ומתוכם כמאה ועשרים גרם מיועדים לניצול בתאי המוח, הצרכנים העיקריים של הגלוקוז בגופנו. הגלוקוז נאגר בגופנו בצורת גליקוגן בעיקר בתאי הכבד ובשרירים.

—————————————————————————————–

גלקטוז – הוא חד סוכר שנמצא בעיקר במוצרי חלב, ירקות שורש ופירות חמצמצים. על מנת שניתן יהיה להפיק מהגלקטוז אנרגיה, ישנו צורך להפוך אותו לגלוקוז בתהליך אנזימטי. כאשר האנזים לא תקין וכאשר הוא לא מיוצר בכמות מספקת הגלקטוז לא הופך לגלוקוז ובעקבות כך הוא עלול להצטבר בגוף ולהפוך לרעיל. תופעה זו מתרחשת בקרב הסובלים ממחלה גנטית שנקראת גלקטוזמיה שעלולה להוביל לפיגור שכלי חמור ואף למוות.

—————————————————————————————–

לקטוז – הוא דו סוכר המורכב ממולקולה של גלקטוז ומולקולה של גלוקוז. הלקטוז שנמצא בשפע בעיקר במוצרי חלב עובר פירוק על ידי האנזים לקטאז במעי הדק. כאשר האנזים לא מיוצר במידה המספקת או כאשר התפקוד שלו לוקה בחסר, הלקטוז לא נספג במעי הדק אלא ממשיך במערכת העיכול עד שהוא מגיע למעי הגס. במעי הגס הוא עובר תהליך של תסיסה על ידי חיידקי המעי ועלול לגרום לתופעות שונות במערכת העיכול כמו למשל נפיחות, כאבי בטן, גזים ועוד.

—————————————————————————————–

שמרים – שמרים הם פטריות חד-תאיות פקולטטיביות, כלומר פטריות שביכולתן לבצע נשימה אווירנית ואל-אווירנית. כיום מוכרים 39 סוגים שונים של שמרים, ובתוכם מאות מינים שונים. 

—————————————————————————————–

בצק שמרים – הוא בצק המשמש להכנת מאפים רבים, כגון לחמים שונים, פיצה ועוד. כל מוצרי בצק השמרים דורשים התפחה מבוקרת לשם התעוררות השמרים לפני אפייתם.

—————————————————————————————–

תפיחה של בצק – התפחה היא החדרת גז לבצק או בלילה על מנת שהמוצר המוגמר יהיה אוורירי וקל. סוכני התפחה הם חומרים שניתן להוסיף לבצק המגיבים עם לחות, חום, חומצה או גורמים אחרים ויוצרים גז (לרוב פחמן דו-חמצני) הנלכד בבצק.

כאשר מערבבים בצק או בלילה, העמילן שבקמח מתערבב עם המים שבבצק, כך שנוצר מארג (הנתמך לעיתים גם על ידי חלבונים כגון גלוטן או סוכרים כגון פנטוז) הנקרש ומתייצב; החורים שנוצרו על ידי בועות הגז נותרים בו.

—————————————————————————————–

תסיסת שמרים – תסיסה כהלית הוא תהליך ביולוגי שהופך סוכרים כמו גלוקוז, פרוקטוז וסוכרוז לאתנול ולפד״ח. תהליך זה מתרחש בסביבה נטולת חמצן.

—————————————————————————————–

נשימת שמרים – יש שני סוגים של נשימה :

נשימה פיזיולוגית – נעשית לקליטת אוויר וחילוף גזים,  בבעלי חיים שאיפת אוויר לריאות על מנת להעביר חמצן אל כלי הדם ולתאי הגוף. גם ביצורים פחות מורכבים כמו חיידקים ופטריות מתבצעת נשימה פיזיולוגית אלא שאז חילוף הגזים נעשה בדיפוזיה ולא תלוי במערכת הובלה.

נשימה תאית – תהליך של פירוק מולקולרי בתא ושימוש באנרגיה הנוצרת ליצירת חומרים אחרים והנעת תהליכים. הנשימה התאית לא חייבת להיות מבוססת על חמצן אלא יכולה להתקיים נשימה אל-אווירנית. בתהליך הנשימה התאית, החמצן המגיע מהאוויר, משמש לפירוק של חומרי מזון ליצירת אנרגיה.                                 לכן החשיבות של חמצן וחומרי מזון.

3. תכנון הניסוי :

בניסוי אנחנו רוצים לבדוק כיצד משפיעה “הכמות” של הסוכר על נשימת השמרים בבצק. על מנת לבדוק זאת ניקח 5 כוסות מדידה. לכל כוס מדידה נוסיף בצק שמרים שמסתו 180 גרם. ולכל בצק נוסיף כמות סוכר שונה. הגורם המשפיע בכל אחת מן קערות הבצק הוא הסוכר. הגורם המושפע הוא בצק השמרים                                     ( נשימת השמרים – תפיחתו ).   

מתכון הבצק :

א. 5 כוסות קמח

ב. 2.5 כוסות מים

ג. 5 כפות שמרים

• הכנו בצק אחד גדול שאותו חילקנו שווה בשווה לכוסות מדידה נפרדות הוספנו את כמות הסוכר או ללא סוכר הדרושה לכל אחד. לכל כוס מדידה חולק בצק שמרים שמסתו 180 גרם.

כוס מדידה 1 – 1 כף סוכר

כוס מדידה 2 – 5 כפות סוכר

כוס מדידה 3 – 10 כפות סוכר 

כוס מדידה 4 – 15 כפות סוכר 

כוס מדידה 5 – בקרה, ללא סוכר

• בכל חצי שעה נבדוק את השינוי בנפח של הבצק באמצעות כוס מדידה.   

• לאחר שעתיים נבדוק את התוצאות הסופיות לפיכך נסיק מסקנות.

• בניסוי זה נערוך 4 חזרות. בארבעת הפעמים נשתמש באותם החומרים ובאותן יחידות מידה.

• כל משתתף ערך חזרה אחת – ארבע משתתפים

5. תוצאות הניסוי :

תוצאות הניסוי שקיבלנו היו ברורות לחלוטין, ככל שכמות הסוכר גדולה יותר כך קצב תפיחת השמרים איטי יותר.

ואילו, כאשר כמות הסוכר בבצק השמרים קטנה יותר כך קצת תפיחת השמרים מהיר יותר.

7. רעיונות להמשך החקר :

• בעקבות חקירתנו את הנושא וביצוע הניסוי, ראינו כי סוכר לבן (סוכרוז) הוא לא המזון המתאים לשמרים. לכן, רעיון להמשך החקר הוא לבצע את הניסוי עם גלוקוז – ניתן יהיה להזריק למספר בצקים כמויות שונות של גלוקוז וכך לקבל תוצאות מדויקות יותר בהן השמרים אכן משתמשים בגלוקוז כמקור מזון ומבצעים בעזרתו תסיסה.

• רעיון נוסף, הוא לבדוק מהי כמות הסוכר הטובה ביותר להמתקת הבצק מבלי לפגוע בתפיחתו.    ניתן לעשות זאת באמצעות בדיקת התפיחה של בצק עם כמויות שונות של סוכר בין 0 כפות לכף אחת. מאחר ובניסוי שלנו ניתן היה לראות שהבצק עם כמות סוכר מסוימת שתפח הכי הרבה הוא הבצק ללא הסוכר.